Propan: kemijska svojstva, struktura, proizvodnja, primjena

2024 Autor: Angel Austin | [email protected]. Zadnja promjena: 2024-01-02 17:48

Propan je organski spoj, treći predstavnik alkana u homolognom nizu. Na sobnoj temperaturi je plin bez boje i mirisa. Kemijska formula propana je C₃H_{8. Opasnost od požara i eksplozije. Ima malu toksičnost. Blago djeluje na živčani sustav i ima narkotička svojstva.}

Zgrada

Propan je zasićeni ugljikovodik koji se sastoji od tri ugljikova atoma. Iz tog razloga ima zakrivljeni oblik, ali zbog stalne rotacije oko osi veze postoji nekoliko molekularnih konformacija. Veze u molekuli su kovalentne: C-C nepolarne, C-H slabo polarne. Zbog toga ih je teško razbiti, a tvar prilično teško ulazi u kemijske reakcije. Time se postavljaju sva kemijska svojstva propana. Nema izomera. Molarna masa propana je 44,1 g/mol.

Načini dobivanja

Propan se gotovo nikad ne sintetizira umjetno u industriji. Izolira se iz prirodnog plina i nafte destilacijom. Za ovo postojeposebne proizvodne jedinice.

U laboratoriju, propan se može dobiti sljedećim kemijskim reakcijama:

1. Hidrogenacija propena. Ova reakcija se događa samo kada temperatura poraste iu prisutnosti katalizatora (Ni, Pt, Pd).



2. Smanjenje alkan halogenida. Različiti halogenidi koriste različite reagense i različite uvjete.



3. Wurtz sinteza. Njegova je suština da se dvije molekule haloaklana vežu u jednu, reagirajući s alkalnim metalom.



4. Dekarboksilacija maslačne kiseline i njenih soli.

Fizička svojstva propana

Kao što je već spomenuto, propan je plin bez boje i mirisa. Netopljiv je u vodi i drugim polarnim otapalima. Ali se otapa u nekim organskim tvarima (metanol, aceton i drugi). Pri -42,1 °C se ukapljuje, a na -188 °C postaje krut. Zapaljiv, jer sa zrakom stvara zapaljive i eksplozivne smjese.

Kemijska svojstva propana

Oni predstavljaju tipična svojstva alkana.

1. Katalitička dehidrogenacija. Provedeno na 575 °C korištenjem krom (III) oksida ili katalizatora aluminijevog oksida.



2. Halogeniranje. Kloriranje i bromiranje zahtijevaju ultraljubičasto zračenje ili povišenu temperaturu. Klor pretežno zamjenjuje vanjski atom vodika, iako je u nekim molekulama zamijenjen srednji. Povećanje temperature može dovesti do povećanja prinosa 2-kloropropana. Kloropropan se može dalje halogenirati u diklorpropan, trikloropropan i tako dalje.

Mehanizam reakcija halogeniranja je lančani. Pod djelovanjem svjetlosti ili visoke temperature, molekula halogena se raspada na radikale. Oni stupaju u interakciju s propanom, oduzimajući mu atom vodika. Kao rezultat toga, formira se slobodni rez. Interagira s molekulom halogena, ponovno je razbijajući u radikale.

Bromiranje se događa istim mehanizmom. Jodiranje se može provesti samo posebnim reagensima koji sadrže jod, budući da propan ne komunicira s čistim jodom. Prilikom interakcije s fluorom dolazi do eksplozije, nastaje polisupstituirani derivat propana.

Nitriranje se može provesti s razrijeđenom dušičnom kiselinom (Konovalova reakcija) ili dušičnim oksidom (IV) na povišenoj temperaturi (130-150 °C).

Sulfonska oksidacija i sulfokloracija se provode uz UV svjetlo.

reakcija izgaranja propana: C₃H₈+ 5O₂ → 3CO 2 _{+ 4H}2_O.

Također je moguće provesti blažu oksidaciju korištenjem određenih katalizatora. Reakcija izgaranja propana bit će drugačija. U tom slučaju se dobiva propanol, propanal ili propionska kiselina.kiselina. Osim kisika, kao oksidirajuća sredstva mogu se koristiti peroksidi (najčešće vodikov peroksid), oksidi prijelaznih metala, spojevi kroma (VI) i mangana (VII).

Propan reagira sa sumporom da nastane izopropil sulfid. Za to se kao katalizatori koriste tetrabromoetan i aluminijev bromid. Reakcija se odvija na 20 °C dva sata. Prinos reakcije je 60%.

S istim katalizatorima, može reagirati s ugljičnim monoksidom (I) da nastane izopropil ester 2-metilpropanske kiseline. Reakcijska smjesa nakon reakcije mora se tretirati izopropanolom. Dakle, razmotrili smo kemijska svojstva propana.

Prijava

Propan se zbog svoje dobre zapaljivosti koristi u svakodnevnom životu i industriji kao gorivo. Može se koristiti i kao gorivo za automobile. Propan gori na gotovo 2000°C, zbog čega se koristi za zavarivanje i rezanje metala. Propanski plamenici zagrijavaju bitumen i asf alt u cestogradnji. Ali često tržište ne koristi čisti propan, već njegovu mješavinu s butanom (propan-butan).

Koliko god čudno izgledalo, našao je primjenu i u prehrambenoj industriji kao aditiv E944. Zbog svojih kemijskih svojstava, propan se tamo koristi kao otapalo za mirise, ali i za obradu ulja.

Mješavina propana i izobutana koristi se kao rashladno sredstvo R-290a. Učinkovitiji je od starijih rashladnih sredstava, a također je ekološki prihvatljiv jer ne oštećuje ozonski omotač.

Sjajna aplikacijapropan koji se nalazi u organskoj sintezi. Koristi se za proizvodnju polipropilena i raznih vrsta otapala. U preradi nafte koristi se za deasf altiranje, odnosno smanjenje udjela teških molekula u bitumenskoj smjesi. To je potrebno za recikliranje starog asf alta.